自行车传动比的玄机-天博平台app下载中心

对于传动比，估计许多骑友可能有一些较为直白的认识，笔者将用此篇为你剖析一些其中的玄机，让你对它有一个全新的认识，正是这些传动装置的恪尽职守和默默无闻的奉献，牢固而可靠地、日复一日、年复一年的辛劳工作，才成就了你的诗和远方。

传动比是机构中两转动构件角速度的比值，也称速比。构件a和构件b的传动比为i=ωa/ ωb=na/nb，式中ωa和 ωb分别为构件a和b的角速度（弧度/秒）；na和nb分别为构件a和b的转速（转/分）。对于啮合传动，传动比可用a轮和b轮的齿数za和zb表示，i=zb/za, 自行车为链轮的啮合传动,它的传动装置包括：主动齿轮（通称牙盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。其传动比就是牙盘和飞轮的齿数之比.

如果两个齿轮的齿数相同，那么每踏蹬一周，两个齿轮的转速相同。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多。例如：的atx830的前牙盘为44齿（3号），后飞轮为11齿（9号），这种配比情况下传动比就是44÷11=4，也就是说蹬踏牙盘一周，飞轮转四周,可见传动比决定车子能骑多块，当然还要有肉身发动机的配合和大的轮径,此处我们抛开人和轮径的因素，专门讨论传动比，看看自行车的传动比中到底有何玄机。

为了将问题弄得简单一些，我们选取24速的自行车作为例子来说明。假设这个24速的自行车前牙盘数量是3个档位，齿数分别是24、34、42，后飞轮有8个档位，齿数分别为11、13、15、17、19、21、24、28。我们把这些数据制成图表（一）。

图表（一）

这个表需要解释一下，传动比是用牙盘的齿数除以飞轮的齿数，比如2.18的传动比=前牙盘24（齿）/后飞轮11（齿），物理意义是前牙盘转1圈，后飞轮转2.18圈，1.85的传动比=前牙盘24（齿）/后飞轮13（齿），物理意义是前牙盘转1圈，后飞轮转1.85圈，其余同理类推。图表（一）的传动比递增列的百分比是用相邻的后一个的传动比数值除以前一个传动比的数值再减去1得到的数据，比如2.18/1.85-1=18%，1.85/1.6-1=15%，表中其余数据同理类推。这个数据的物理含义是，当你保持踩踏频率不变的时候，如果采用1-8挂挡（前牙盘挂1档的24齿，后飞轮挂8档的11齿）比采用1-7挂挡（前牙盘挂1档的24齿，后飞轮挂7档的13齿）的速度要快18%，同理采用1-7挂挡（前牙盘挂1，后飞轮挂7档）比1-6挂挡（前牙盘挂1档，后飞轮挂6档）的骑行速度要快15%。采用3-8挂挡比采用3-7挂挡，速度要快18%。表（一）的传动比递增列的计算，都是保持前牙盘不换档，而仅仅换档后飞轮的情况下得到的数据，在此种传动状况下，飞轮每升高一个档位，平均传动比增加14%，也就是说踏频不变的情况下，骑行速度平均增幅为14%。考虑到实际挂挡中，有些档位是不提倡的，比如前牙盘1档位，后飞轮挂8档位这种极限档位，会使链条严重倾斜，影响骑行效率和加速车辆磨损。

图表（二）

图表（二）表明了挂挡的正确和错误的对比，链条过分倾斜的挂挡，应该避免
，这是因为一方面链条和飞轮之间存在摩擦，倾斜的挂挡加剧两者之间的磨损，另一方面蹬踏力的传递也有损失，随着链条倾斜角度的增大，力的损失也将加大，进而降低功率的输出。

基于上述考虑在表（一）中用黄色涂抹了的后飞轮齿数，作为笔者认为较合适的挂挡。即前牙盘挂1档24齿时，后飞轮挂 1档（28齿）、2档（24齿）、3档（21齿）、4档（19齿）、5档（17齿）。前牙盘挂2档时，应挂后飞轮2档（24齿）、3档（21齿）、4档（19齿）、5档（17齿）、6档（15齿）、7档（13齿）。前牙盘挂3档时，后飞轮可以挂4档（19齿）、5档（17齿）、6档（15齿）、7档（13齿），8档（11齿）。

从图表(一)着手，我们精选出一个能实际应用的挂挡，排除那些骑行中不良的挂挡，这些可以适用的挂挡其实就是图表（一）中笔者用黄色标记的档位，把这些合理的挂挡的传动比重新再做成一个表，按照从小到大顺序排列一下传动比，这样就形成了图表（三）

图表（三）

图表（三）中传动比的一列数据按照由小到大的顺序排列，从最小的0.86一直到最大的3.82，最大传动比和最小传动比的比值 =3.82/0.86=4.44，其物理意义是假设踏频不变，最高骑行速度与最低骑行速度相差3.44倍。传动比的递增值也是用后一个传动比除以前一个相邻传动比的值再减去1计算得来，例如(1-0.86)/0.86=16%，其物理意义也是假定踏频不变的情况下，相邻传动档位的骑行速度的递增百分比。在这个表中，有三个地方发现传动比接近的情况，即1.41和1.42， 2.21和2.27，2.62和2.8，这三个传动比之间只有不超过6%的差异，理论上可以将它们归为大致同类的传动比，这三个同类传动比里，可以作互相类似替代，设计师留下了传动比重叠区域，给骑行人留下了相互转换的机会，即前2-后2（前牙盘2档，后飞轮2档）替换前1-后5（前牙盘1档，后飞轮5档），前3-后4（前牙盘3档，后飞轮4档）替换前2-后6（前牙盘2档，后飞轮6档），前3-后5（前牙盘3档，后飞轮5档）替换前2-后7（前牙盘2档，后飞轮7档）。这三个传动比的近似替代方案，给了我们一个能合理使用牙盘和飞轮的机会，即可以用不同的挂挡模式，实现近似的传动比之间的相互切换，让牙盘和飞轮有机会轮换工作，避免某些齿盘过度磨损，延长前牙盘和后飞轮的使用寿命。

   我们进一步将图表（三）的数据再精选和提炼一下，将三组比较接近的传动比，再各自提炼出一个传动比，即在传动比1.41和1.42之间，我们选1.42，剔出1.41的传动比。在2.21和2.27之间，我们选2.21，剔出2.27传动比。在2.62和2.8之间我们选2.8，剔出2.62的传动比，这样就形成了图表（四）

图表（四），表中1-3（24-21）代表前牙盘挂1档，后飞轮挂3档，前牙盘齿数24齿，后飞轮齿数21，其余类似标记也按此法理解。

图表 (四)是精选出来的传动比，总共有13个有效合理的传动比, 约占24速自行车传动比总数量的54%, 由此可见虽然是号称24速的自行车,但实际可用的符合高传动效率的传动比不到60%，虽然此处没有分析27速和30速自行车的有效速比，但从24速的自行车的例子中，我们也许可以合理推断出27速和30速自行车中的有效速比也许差不多也在55%左右。在这13个有效传动比中，要实现1.42和2.21的传动比必须同时换档前牙盘和后飞轮，这在实际的操作中会给骑行者带来困难，特别在比赛中没有人会那么清楚的记得如何同时变换前后档位来实现传动比顺滑的递增和递减。

图表（五）

我们将图表（四）的数据再做一个柱状图，这就形成了图表（五）传动比增量柱状图，横坐标是传动比 所用的档位 前牙盘和飞轮齿数，纵坐标是传动比增量百分比，其实这个传动比增量也是相邻档位骑行速度的增量（假设保持踏频不变的情况下），此图将带您看到其中的奥妙。24速变速自行车的传动比增量在图表（五）中显示两头高中间低的特点，呈现一个完美的微笑曲线，也许这是设计师在向所有的骑行爱好者表达他的良好祝福和期盼，值得一提的是这个传动比增量的平均值13%竟然也完美的出现在柱状图左右两边几乎对称的位置，不得不赞叹其中的精妙，若非人为有意为之，胡乱的编造断然无法形成此种排列，而且传动比增量在经过10%的最低点之后，呈现逐步上升的趋势，特别在高速的几个档位中呈现带有加速度向上的特点，从12%，13%到15%，一直到最高速比增量18%，恰似三级火箭将骑行追风之人送向诗和远方。

此篇文章虽然是探讨传动比的，但也是后篇关于电子变速器的引言文章，因为所谓电子变速器其实质是切换传动比，故传动比是作为必须了解的基础概念。